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ARM嵌入式系统基础教程习题答案.doc
第一章
思考与练习
1、举出 3 个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒
2、什么叫嵌入式系统
嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系
统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？
嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
嵌入式片上系统(System On Chip)
4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？
是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的
可靠性。其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了
32 位 CPU 的多任务潜力。
第二章
1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？
项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目 4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应
具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，
分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清
各种款项。
2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？
在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团
队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险
3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？
规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。
4、何谓系统规划？为何要做系统规划
系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客
户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进
度完成。
5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？
项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录
下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。
第三章
1、ARM7TDMI 中的 T、D、M、I 的含义是什么？
64 位乘法指令（带 M 后缀的）、支持片上调试（带 D 后缀的）、高密度 16 位的 Thumb
指令机扩展（带 T 后缀的）和 EmbededICE 观察点硬件（带 I 后缀的）
2、ARM7TDMI 采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？
三级流水线（取指 译码 执行）；使用了冯·诺依曼（Von
据共用一条 32 位总线。
3、ARM 处理器模式和 ARM 处理器状态有何区别？
处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态，处理器状态指的是处理
Neumann ）结构，指令和数
器当前所执行的指令集。
4、分别列举 ARM 的处理器模式和状态。
状态：
ARM 状态
32 位，这种状态下执行的是字方式的 ARM 指令
Thumb 状态
16 位，这种状态下执行半字方式的 Thumb 指令
模式：
用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、 中止模式、未定义模式和系统模式。
5、PC 和 LR 分别使用哪个寄存器？
PC 使用 R15 寄存器，LR 使用 R14 寄存器
6、R13 寄存器的通用功能是什么？
堆栈
第四章
1、基础知识
（1）ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式？LOR R1，[R0，#0x08]属于哪种寻址方式？
1. 寄存器寻址；2. 立即寻址；3. 寄存器移位寻址；4. 寄存器间接寻址；5. 基址寻址；6. 多
寄存器寻址；7. 堆栈寻址；8. 块拷贝寻址；9. 相对寻址；LOR R1，[R0，#0x08]属于基
址寻址。
（2）ARM 指令的条件码有多少个？默认条件码是什么？
16 条， 默认条件码是 AL。
（3）ARM 指令中第二个操作数有哪几种形式？举例 5 个 8 位图立即数。
(1) 立即数；(2) 寄存器；(3) 寄存器及移位常数；
0x3FC（0xFF<<2）、0、0xF0000000(0xF0<<24)、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F<<28)。
（4）LDR/STR 指令的偏移形式有哪 4 种？LDRB 和 LDRSB 有何区别？
(1) 零偏移；(2) 前索引偏移；(3) 程序相对偏移；(4) 后索引偏移。LDRB 就是读出指
定地址的数据并存入指定寄存器，LDRSB 读出指定地址的数据，并高 24 位用符号位扩展，
再存入指定寄存器。
（5）请指出 MOV 指令与 LDR 加载指令的区别及用途。
MOV 将 8 位图(pattern)立即数或寄存器(operand2)传送到目标寄存器(Rd)，可用于移位
运算等操作。读取指定地址上的存储器单元内容，执行条件 AL.
（6）CMP 指令的操作是什么？写一个程序，判断 R1 的值是否大于 0x30，是则将 R1 减去
0x30。
CMP 指令将寄存器 Rn 的值减去 operand2 的值，根据操作的结果更新 CPSR 中的相应
条 件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。
CMP R1,0x30
SUBHI R1,R1,0x30
（7）调用子程序是用 B 还是用 BL 指令？请写出返回子程序的指令？
BL 指令用于子程序调用。
MOV PC， R14
（8）请指出 LDR 伪指令的用法。指令格式与 LDR 加载指令的区别是什么？
LDR 伪指令用于加载 32 位的立即数或一个地址值到指定寄存器。第二个数为地址表达
式。
（9）ARM 状态与 Thumb 状态的切换指令是什么？请举例说明。
BX 指令，
（10）Thumb 状态与 ARM 状态的寄存器有区别吗？Thumb 指令对哪些寄存器的访问受到
一定限制？
Thumb 状态下不能更新 CPSR 中的 ALU 状态标志。，Thumb 指令对 R8~R15 寄存器访
问受限。
（11）Thumb 指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？
PUSH POP
（12）Thumb 指令集的 BL 指令转换范围为何能达到±4MB？其指令编码是怎样的？
Thumb 采用两条 16 位指令组合成 22 位半字偏移(符号扩展为 32 位)，使指令转移范围为
±4MB。
2 有符号和无符号加法
下面给出 A 和 B 的值，您可先手动计算 A+B，并预测 N、Z、V 和 C 标志位的值。然后
修改程序清单 4.1 中 R0、R1 的值，将这两个值装载到这两个寄存器中(使用 LDR 伪指令，
R0,=0x FFFF0000)，使其执行两个寄存器的加法操作。调试程序，每执行一
如 LDR
次加法 操作就将标志位的状态记录下来，并将所得结果与您预先计算得出的结果相比较。
如果两个 操作数看作是有符号数，如何解释所得标志位的状态？同样，如果这两个操作数
看作是无符数，所得标志位又当如何理解？
0xFFFF000F
+ 0x0000FFF1
)
结果： (
3 数据访问
0x7FFFFFFF
+ 0x02345678
(
)
67654321
+ 23110000
)
(
(A)
(B)
把下面的 C 代码转换成汇编代码。数组 a 和 b 分别存放在以 0x4000 和 0x5000 为
起始 地址的存储区内，类型为 long(即 32 位)。把编写的汇编语言进行编译连接，并进行
调试。
for (i=0; i<8; i++)
{ a[i] = b[7-i];
}
第五章
1、基础知识：
（1）LPC2114 可使用的外部晶振频率范围是多少（使用/不使用 PLL 功能时）？
晶振频率范围：1~30 MHz，若使用 PLL 或 ISP 功能为：10～25MHz。
（2）描述一下 LPC2210 的 PO.14、P1.20、P1.26、BOOT1 和 BOOT0 引脚在芯片复位
时分别有什么作用？并简单说明 LPC2000 系列 ARM7 微控制器的复位处理流程。
P0.14 的低电平强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作，即进入 ISP 状态。
P1.20 的低电平使 P1.25～P1.16 复位后用作跟踪端口。
P1.26 的低电平使 P1.31～P1.26 复位后用作一个调试端口。
当 RESET 为低时，BOOT0 与 BOOT1 一同控制引导和内部操作。引脚的内部上拉确保
了引脚未连接时呈现高电平。
外部复位输入：当该引脚为低电平时，器件复位，I/O 口和外围功能进入默认状态，处理器
从地址 0 开始执行程序。复位信号是具有迟滞作用的 TTL 电平。
（3）LPC2000 系列 ARM7 微控制器对向量表有何要求（向量表中的保留字）？
向量表所有数据 32 位累加和为零(0x00000000～0x0000001C 的 8 个字的机器码累加)，
才能脱机运行用户程序，这是 LPC2114/2124/2212/2214 的特性。
（4）如何启动 LPC2000 系列 ARM7 微控制器的 ISP 功能？相关电路应该如何设计？
（5）LPC2000 系列 ARM7 微控制器片内 Flash 是多位宽度的接口？它是通过哪个功能模
块来提高 Flash 的访问速度？
128 位, 通过存储器加速模块（MAM）来提高 Flash 的访问速度
（6）若 LPC2210 的 BANK0 存储块使用 32 位总线，访问 BANK0 时，地址线 A1、A0 是
否有效？EMC 模块中的 BLSO~BLS4 具有什么功能？
无效,( 如果存储器组配置成 16 位宽,则不需要 A0；8 位宽的存储器组需要使用 A0 。)；
字节定位选择信号。
（7）LPC2000 系列 ARM7 微控制器具有引脚功能复用特性，那么如何设置某个引脚为指
定功能？
通过引脚功能选择寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能
（8）设置引脚为 GPIO 功能时，如何控制某个引脚单独输入/输出？当前要知道某个引脚当
前的输出状态时，是读取 IOPIN 寄存器还是读取 IOSET 寄存器？
GPIO 方向寄存器，IOPIN。
（9）P0.2 和 P0.3 口是 I2C 接口，当设置它们为 GPIO 时，是否需要外接上拉电阻才能输
出高电平？
（10）使用 SPI 主模式时，SSEL 引脚是否可以作为 GPIO？若不能，SSEL 引脚应如何处
理？
不能用作 GPIO，SSEL 应设这高电平，处于末激活状态。
（11）LPC2114 具有几个 UART 是符合什么标准？哪一个 UART 可用作 ISP 通信？哪一
个 UART 具有 MODEM 接口？
UART0，UART1；UART0 用于 ISP 通信，UART1 具有 MODEM 接口。
（12）LPC2114 具有几个 32 位定时器？PWM 定时器是否可以作通用定时器使用？
两个 32 位定时器，PWM 定时器不能用作通用定时器使用
（13）LPC2000 系列 ARM7 微控制器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？
2 个低功耗模式：空闲和掉电；
2、计算 PLL 设置值：
假设有一个基于 LPC2114 的系统，所使用的晶振为 11.0592MHZ 石英晶振。请计算出最大
的系统时钟（ccls）频率为多少 MHZ？此时 PLL 的 M 值和 P 值各为多少？请列出计算公式，
并编写设置 PLL 的程序段。
3、存储器重影射：
（1）LPC2210 具有（ 4 ）种存影射模式。
①3
（2）当程序已固化到片内 Flash，向量表保存在 0x00000000 起始处，则 MAP〔1:0〕的
值应该为（ 2 ）。
③1
②5
④4
①00
②01
③10
④11
（3）LPC2000 系列 APM7 微控制器 ccq 重影射的目标起始地址为（ ），共有（
个字。
）
②0x40000000，8
④0x7FFFE000，8
①0x00000000，8
③0x00000000，16
4、外部中断唤醒掉电设计：
以下代码是初始化外部中断 0，用它来唤醒掉电的 LPC2114，请填空。
PINSEL0=0x00000000；
PINSELI = (PINSEL1&0XFFFFFFFC)|0X01； //设置 I/O 连接，PO.16 设置为 EINTO
EXTMODE =0X00； //设置 EINT0 为电平触发模式
EXTPOLAR=0X00； //设置 EINT0 为低电平触发
EXTWAKE =0X01； //允许外部中断 0 唤醒掉电的 CPU
EXTINT=0x0F；
第四章
程序清单 4.1 寄存器相加
；文件名：TESTI.S
；功能：实现两个寄存器相加
//清除外部中断标识
Examplel,CODE,READONLY
R0，#0
ADD_SUB
MOV
R1，#10
；说明：使用 ARMulate 软件仿真调试
AREA
ENTRY
CODE32
START
MOV
LOOP
B
ADD_SUB
ADDS
MOV
END
R0，R0，R1
PC，LR
BL
LOOP
；声明代码段 Examplel
；标识程序入口
；声明 32 位 ARM 指令
；设置参数
；调用子程序 ADD_SUB
；跳转到 LOOP
；R0=R0+R1
；子程序返回
；文件结束
程序清单 4.2 读取 SMI 立即数
T_bit
SWI_Handler
0X20
EQU
STMFD
MRS
STMED
TST
LDRNEH
BICNE
LDREQ
BICEQ
……
LDMFD
SP！，{R0_R3，R12，LR} ；现场保护
；读取 SPSR
R0，SPSR
SP！，{R0}
；保存 SPSR
；测试 T 标志位
R0，#T_bit
R0，[LR，#_2]
；若是 Thumb 指令，读取指令码（16 位）
R0，R0,，#0xFF00
R0，[LR，#_4]
R0，R0，#0Xff000000
；取得 Thumb 指令的 8 位立即数
；若是 ARM 指令，读取指令码（32 位）
；取得 ARM 指令的 24 位立即数
SP！，｛ R0_R3，R12，PC｝ ；SWI 异常中断返回
程序清单 4.3 使用 IRQ 中断
ENABLE_IRQ
MRS
BIC
MSR
MOV
R0，CPSR
R0，R0，#0x80
CPSR_C，R0
PC，LR
程序清单 4.4 禁能 IRQ 中断
DISABLE_IRQ
MRS
ORR
MSR
MOV
R0 CPSR
R0，R0，#0x80
CPSR_C，R0
PC，LR
程序清单 4.5 堆栈指令初始化
；保存返回地址
CPSR_C，#0xD3
SP，stacksvc
CPSR_C，#0xD2
SP，Stacklrq
INTSTACK
R0，LR
WOV
；设置管理模式堆栈
MSR
LDR
；设置中断模式堆栈
MSR
LDR
……
程序清单 4.6 小范围地址的加载
……
ADR
LDRB
……
DISP_TAB
DCB
R0，DISP_TAB
R1，[R0，R2]
；加载转换表地址
；使用 R2 作为参数，进行查表
0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90
LR，RETURNI
程序清单 4.7 中等范围地址的加载
……
ADR
ADRL R1，Thumb_sub＋1
BX
RETURNI
R1
……
CODE 16
Thumb_sub
R1，#10
MOV
……
R0，=IOPIN
R1，[R0]
程序清单 4.8 加载 32 位立即数
……
LDR
LDR
……
LDR
LDR
STR
……
R0，=IOSET
R1，=0x00500500
R1，[R0]
程序清单 4.9 软件延时
……
；加载 GPIO 的寄存器 IOPIN 的地址
；读取 IOPIN 寄存器的值
；IOSET=0x00500500
DELAYI
NOP
NOP
NOP
SUBS
BNE
……
R1，R1，#1
DELAYI
Example8，CODE，READONLY
程序清单 4.10 ARM 到 Thumb 的状态切换
；文件名：TEST8.S
；功能：使用 BX 指令切换处理器状态
；说明：使用 ARMulate 软件仿真调试
AREA
ENTRY
CODE32
ARM_CODE
BX
R0
CODE16
THUMB_CODE
MOV
MOV
ADD
B
END
R0，#10
R1，#20
R0，R1
；R0=10
；R1=20
；R0=R0+R1
ADR
R0，THUMB_CODE+1
；跳转并切换处理器状态
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